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地源热泵与冰蓄冷空调联合运行系统

摘要： 分析了目前国内外地源热泵与冰蓄冷空调系统的研究现状、技术优点及存在的问题。进而论述了两者联合运行的必要性，在此基础上构思出了一套以生态理念构建的复合式新型能源系统。最后结合目前国内在建的首个地源热泵及冰蓄冷中央空调系统工程，阐述了该工程冬季供暖，夏季制冷的控制策略，并对该新系统的经济性做了初步的分析。研究表明，该新型的复合式能源系统具有广阔的发展前景。

关键词： 地源热泵；冰蓄冷空调系统；供暖制冷；经济性分析

1 前言

    目前地源热泵技术在北美和欧洲已经非常成熟，是一种广泛采用的供热空调系统。在美国，地源热泵已占整个供暖空调系统的20％ ；在欧洲，据1999年的统计，地源热泵在家用供热装置中所占的比例：瑞士为96％ ，奥地利为38％，丹麦为27％[1] 。在国内这项技术虽刚刚起步，但已得到政府部门的大力支持。1997年11月美国能源部和中国科技部签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其主要内容之一就是要大力推广这种具有“绿色建筑”特性的技术。冰蓄冷空调技术主要是为了平衡电网昼夜峰谷差，夜间电力低谷时蓄冷，日间电力高峰时释冷，是电力部门“削峰填谷”的最佳途径。我国从20世纪9o年代开始推广这项新技术，据有关数据显示：至2003年为止，中国国内已建冰蓄冷空调工程304个，且每年均以40％左右的速度增长。

    但是这两项新技术各有其局限性。地源热泵技术虽可以供热制冷，但却无法在夜间电力低谷时蓄冷，进而削峰填谷。冰蓄冷技术虽可起到削峰填谷的作用，但却无法在冬季供暖。基于以上考虑，本文将这两项新技术嫁接在一起，“取长补短，优势互补”，设计出了一套以生态理念构建的复合式新型能源系统；并且论述了其联合运行的模式。

2 地源热泵与冰蓄冷空调系统联合运行的必要性

    在选择地源热泵机组供热制冷时，要根据不同区域建筑物的基本状况进行设备的选择。但是在我国的南方地区，建筑物冬季的热负荷往往小于夏季的冷负荷，而热泵机组往往都是制热量大于制冷量(通常情况下热泵机组的制热量是制冷量的1．1～1．3倍) [2]。因此在机组选择的时候，如果按照冷负荷标准选择机组，则会导致机组的制热能力大大超出建筑物的热负荷需求，造成机组投资和运行的浪费；而若按照热负荷标准选择，则会出现夏季制冷量不够，故可以按照冬季热负荷标准进行选择，以冰蓄冷空调系统作补充。这样不仅可以降低地热换热器的初投资，而且还可以实现地源热泵机组的间歇运行，有利于土壤温度场的有效恢复。此外，冰蓄冷技术只能应用于夏季空调季节，起到“削峰填谷”的作用，但却无法在冬季供暖；而地源热泵技术虽然可以供暖制冷，但却无法在夜间电力低谷时蓄冷，起到平衡电网负荷的功效。因此，地源热泵和冰蓄冷技术的联合运行，既可使用户使用到冬季廉价的地热能资源，又可使用户使用到具有良好舒适性的冰蓄冷空调制冷。这样既减轻了采用常规能源带来的环境压力，还为平衡电网负荷做出了贡献，可谓一举多得。

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